摘要：随着经济和化工行业的快速发展，在焊接工艺中，施工现场的温度以及湿度不同，化工机械设备就会出现不同程度的腐蚀现象。一旦化工机械设备出现腐蚀现象，不仅会影响设备的审美特点，还会降低设备本身的使用性能，缩短设备正常的使用寿命，设置造成资源的浪费，增加企业的生产成本。所以，非常有必要针对化工机械设备在焊接工艺中的腐蚀现象进行详细的分析，找出其中的腐蚀原因，制定针对性强的控制措施，从而提高化工机械设备的使用性能，延长化工机械设备的使用时间，提升化工企业的生产效益，促进化工行业的发展。
关键词：金属设备；焊接缺陷；形成机理；预防措施
引言
如今，随着焊接技术的改进，对焊接工艺的研究也在不断深入，由于化工金属设备在焊接过程中经常会产生各种焊接缺陷，严重的影响了焊接接头质量，为了提高化工金属设备的质量，延长使用寿命，提出化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理及预防措施。通过对裂纹、咬边等焊接缺陷的形成机理进行分析，总结了预防焊接缺陷产生的措施，保证了化工金属设备的运行可靠性。
1化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理
1.1咬边缺陷形成机理
咬边缺陷就是化工金属设备焊接时出现的焊道咬肉现象，形成的主要原因是在焊接过程中母材的坡口未能被熔敷金属所覆盖，而在焊道边缘留下低于母材的缺口。有些咬边并不影响，比如浅短的咬边，但是对焊道力学性能有较大改变的过深的咬边就影响巨大了。咬边缺陷会带来不良影响，如母材的有效截面积会减少；咬边出应力集中而降低接头强度，尤其是低合金高强钢的焊接；咬边的边缘组织被淬硬后容易引起裂纹。
1.2裂纹缺陷形成机理
化工金属设备在焊接过程中，相对于其他金属的焊接有诸多不同之处。化工金属设备的焊接热循环中的加热和冷却的过程通常比其他焊接更加短，导致因非平衡结晶焊缝致使成分偏析更大。且在加热影响区内组织的奥氏体化与经过冷却奥氏体化的转变程度差距更多，会形成大量脆硬组织，如马氏体、M-A组元。化工金属设备的焊接过程中，温度梯度大的焊接接头会使焊缝在冷却时产生更大的拉应力。化工金属设备结晶裂纹和裂纹的敏感性也会因为拉应力和成分偏析的存在而增大。在化工金属设备熔池结晶的前期，元素扩散系数和液态金属温度都比较高，液态金属的基体结晶通常以融合线处的晶粒构成，焊接的金属晶体主干生长方向一般为逆温度梯度方向，相邻晶粒且位相相同的晶粒成束生长形成较为纯净的柱状晶，化工金属设备在焊接中会不断的富集一些难以扩散的合金元素。化工金属设备焊缝在结晶的后期，平衡结晶要求的成分浓度因液态金属的扩散能力下降而无法达到焊接要求，然后会使液态金属偏析，最后会在焊缝中心附近形成金属晶体之间低熔共晶相。例如比较常见的硅酸盐、硫化物、磷化物等。两相邻金属晶体之间形成的“固相桥”会将这些晶间低熔分割成不连续的液膜，这时由于化工金属设备焊缝收缩引起的拉应力，容易使金属设备液膜端部产生局部应变集中现象，然后被撕开分离，化工金属设备的焊接裂纹由此形成，而且这种焊接裂纹是沿金属晶界分布的。焊接裂纹大多数情况下出现在焊缝根部，因为化工金属设备的激光作用区温度梯度比焊缝顶部更大。
2化工金属设备焊接中常见缺陷预防措施
2.1科学选择化工机械设备的焊接材料
为了有效控制设备焊接工艺中化工机械设备的腐蚀现象，必须要科学选择化工机械设备的焊接材料。即根据不同金属的防腐特性，有选择性地用于化工机械设备的制作中。1）分析不同化工设备的工作环境，针对性地选择金属材料来作为化工机械设备的焊接材料，通过还原性和非氧化物质来延缓化工机械设备的腐蚀速度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆即在浓硫酸环境中的化工机械设备的制作，可以选择碳钢性焊接材料；在氧化性较强的环境中的化工机械设备的制作，可以选择加钛金属焊接材料；在氢氟酸环境中的化工机械设备的制作，可以选择蒙乃尔焊接材料。2）通过选择金属的焊接加工位置来提升化工机械设备的防腐性能。3）单一的某种金属的抗氧化能力都相对较差，如果在焊材中加入金、银、镍、钛等金属材料，但又会增加化工机械设备的生产升本。所以，针对成本较高的化工机械设备零部件，就要按照原材料的使用年限进行分类，选用不同的焊接方式和焊材，最大限度地避免化工机械设备长期暴露于腐蚀环境中，影响设备的使用性能。
2.2采用热力平衡法焊接金属设备
化工金属设备焊接的形式决定着光电和电弧等离子体的耦合方式，对焊接电弧力、焊接熔滴过渡方式等有直接影响，因此，改变焊接方式可以实现对电弧力的控制，从而可以很好地抑制化工金属设备焊接缺陷的形成，使金属设备获得圆滑焊接接头。为了使光致等离子体对电弧的作用力平衡，化工金属设备焊接大多数情况下是采用电弧的对称分布焊接方式，这种焊接方式可以使金属设备的焊接过程更具有稳定性和高效性。
2.3在焊接金属表面增加防腐层
为了有效控制焊接工艺中化工机械设备的腐蚀现象，在焊接金属表面增加防腐层是一种非常实用的方法。例如，可以使用喷漆或者外包等方法将金属与腐蚀性的液体或者物质进行隔离，既能保证设备的正常使用，又可以达到理想的防腐蚀效果。在焊接金属表面增加的防腐层可以使金属的外观发生改变，而防腐层的材料主要是一些不腐蚀的材料或者低腐蚀性的材料，可以把腐蚀性的物质与金属进行隔离。但是部分防腐层的材料密度没有达到一定的标准，或者存在较大的孔隙，那么其防腐性能就要重点关注，通过综合涂层法，将多种防腐材料搭配使用，确保防腐作用的长期有效。
2.4加强金属设备的清理
化工金属设备在焊接过程中，对设备的前期清理是非常重要的，采用化学清洗的方式进行化工金属设备的清理，清理溶剂最好采用酸性溶剂，如硝酸、氟化氢和水按照一定比例混合配制，对化工金属设备清理完成后必须采用清水冲洗干净，再进行加热烘干才能投入到化工中使用，如果化工金属设备在清理之后不投入使用应妥善保管，避免空气中的一些成分再次污染设备。化工金属设备焊接过程中，由于会受到现场多种条件的限制和制约，金属材料可以采用机械磨光来代替酸溶液进行处理，在焊接之前再用蘸取丙酮的干净白布擦洗金属设备，清理的范围距离焊接边缘必须大于等于4公分，金属设备酸性处理后要尽快焊接。金属设备清理完成后不可以用手触摸，一旦被污染还要进行再次清理。
结语
本文提出化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理及预防措施，通过分析了化工金属设备焊缝气孔、裂纹、咬边等焊接缺陷的形成机理，并提出了相应的预防措施。针对化工金属设备而言，焊接技术发挥着极其重要的作用，分析焊接缺陷的形成机理并提出预防措施，可以延长化工金属设备的使用寿命。希望本文的研究能对化工金属设备的焊接提供理论指导。
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论文作者:张德喜
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/9/4
标签：金属论文; 化工论文; 设备论文; 机械设备论文; 缺陷论文; 裂纹论文; 机理论文; 《工程管理前沿》2019年10期论文;